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微生物降解多氯联苯的研究进展
微生物降解多氯联苯的研究进展
摘要：多氯联苯是一种持续性有机污染物,在自然环境中很难降解.在目前研究的降解方法中,微生物降解最具潜力.本文对多氯联苯微生物降解的.研究进展进行了综述,包括厌氧还原脱氯,好氧氧化以及生物表面活性剂的作用,介绍了几种降解方法耦合应用的现状和前景,指出了应用中存在的问题和今后的发展方向.作者：孙红斌刘亚云陈桂珠 SUN Hongbin LIU Yayun CHEN Guizhu 作者单位：孙红斌,陈桂珠,SUN Hongbin,CHEN Guizhu(中山大学环境科学与工程学院,广州,510275)
刘亚云,LIU Yayun(中山大学环境科学与工程学院,广州,510275;广东海洋大学资源与环境系,湛江,524088)
期刊：生态学杂志ISTICPKU Journal：CHINESE JOURNAL OF ECOLOGY 年，卷(期)：2006, 25(12) 分类号：X172 关键词：多氯联苯生物降解微生物种群。
1 引言生物降解是指有机化合物在生物所分泌的各种酶的催化作用下，通过氧化、还原、水解、脱氢、脱卤、芳烃羟基化和异构化等一系列的生物化学反应，使复杂的有机化学物转化为简单的有机物质。
多氯联苯（polychlorinated biphenyls,简称PCBs）通过废物排放、储油罐泄露和干、湿沉降等过程进入环境中，并通过植物和水生生物进入食物链。
孙红斌刘亚云陈桂珠微生物降解多氯联苯的研究进展[J]。
Chinese Journal of Ecology生态学杂志. 2006 ,25 (12) :1564～1569。
因其高度持久性、半挥发性、生物积累性、亲脂憎水性、长距离迁移性和高毒性, 被列入优先污染物POPs 的首批行动计划名单。
PCBs 即使在极低浓度下也可对人的生殖、内分泌、神经和免疫系统造成不利影响。
对PCBs 污染的修复方法主要包括:高温处理、化学降解、利用紫外光降解和生物降解,其中生物降解法PCB污染的生物修复费用低,降解彻底,不造成二次污染,被认为是最有前景的手段[2] Abramowicz D A. Aerobic and anaerobic biodegradation of PCBs:a review [J]. Crit. Rev. Biotechnol., 1990,10(3):241-251。
2 PCBs的生物降解PCBs根据降解所用的主体可分为微生物降解、植物降解、植物- 微生物联合降解和土壤- 动物联合降解等。
2.1 PCBs 的微生物降解微生物降解PCBs 有2 种方式,一种是无机化,即在好氧或厌氧条件下以PCBs 为碳源或能源,降解的同时满足自身的生长和繁殖的需要;另一种是共代谢,即微生物生长代、谢过程中以另外一种基质作为碳源或能源,同时转化目标污染物[16 ] 。
[ 16 ] Borjia J , Taleon DM , Auresenia J , et al . 2005. Polychlorinatedbiphenyls and their biodegradation [J ] . Process Biochem. , 40 1999～2013.:PCBs 的微生物降解包括厌氧降解和好氧降解。
多氯联苯化合物多氯联苯化合物是一类广泛存在于环境中的有机化合物。
它们由苯环上的氢原子被氯原子取代而形成。
多氯联苯化合物具有稳定性高、难降解等特点，对环境和人体健康产生了严重的危害。
多氯联苯化合物可以分为两类：一类是多氯二苯基醚（PCBs），另一类是多氯联苯（PCNs）。
PCBs是由苯环上的氢原子被氯原子取代而形成的有机化合物，它们在工业生产中广泛应用于电气设备绝缘材料、润滑油、塑料添加剂等方面。
PCNs则是由苯环上的氯原子以及其他原子（如氧、氮等）取代而形成的化合物，它们主要存在于工业废水、废气以及一些特定的产品中。
多氯联苯化合物在自然环境中的分布广泛，包括土壤、水体、大气等。
它们具有极强的稳定性和持久性，不易被生物降解，因此会长期存在于环境中，并逐渐积累。
大量的研究表明，多氯联苯化合物具有很强的毒性，对人体健康和环境造成严重威胁。
多氯联苯化合物对人体健康的危害主要表现在以下几个方面。
首先，它们具有致癌性，长期接触或摄入多氯联苯化合物会增加患癌症的风险。
其次，多氯联苯化合物对人体的神经系统、免疫系统和内分泌系统等造成损害，引发多种疾病和健康问题。
此外，多氯联苯化合物还会对生殖系统产生不良影响，导致生育问题和胎儿发育异常。
针对多氯联苯化合物对环境的危害，各国已经采取了一系列的措施进行防治。
首先，严格限制多氯联苯化合物的生产和使用，尤其是在电子电器等行业。
其次，加强废水、废气的处理，避免多氯联苯化合物的排放。
此外，加强监测和评估工作，及时发现和掌握多氯联苯化合物的污染情况，为制定有效的防治措施提供科学依据。
在个人层面，我们也可以采取一些措施减少多氯联苯化合物对健康的危害。
首先，避免接触和使用含有多氯联苯化合物的产品，如老旧电器、塑料制品等。
其次，加强室内通风，减少室内空气中多氯联苯化合物的浓度。
此外，保持良好的饮食习惯，摄入富含抗氧化剂和解毒物质的食物，有助于减少多氯联苯化合物对身体的损害。
多氯联苯化合物作为一类有机污染物，对人体健康和环境造成了严重威胁。
土壤中多氯联苯的前处理方法[摘要]土壤污染已成为世界性问题。
我国的土壤污染问题也较严重，据初步统计，全国至少有1300 ~1600万公顷耕地受到农药等一些化合物的污染。
每年因土壤污染减产粮食1000多万吨，因土壤污染而造成的各种农业经济损失合计约200亿元。
一些持久性有机污染物(POPs)的残留最终也会通过食物链传递给人类[1-2]。
国际上规定的12种POPs物质包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕( DD T )、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二恶英和苯并呋喃[3]。
这些化合物能在大气环境中长距离迁移并沉积回地球，对人类健康和环境造成严重危害。
通过学习这一学期的环境样品前处理的课程，本文主要以土壤中多氯联苯的前处理技术的介绍作为本学期的结业作业。
一、多氯联苯概述多氯联苯(PCBs)是具有209种同类物的持久性有机污染物(POPs)，具有高毒、难降解、强脂溶性和生物累积等特性，尽管20世纪70年代就禁止生产和使用PCBs，但全球已共生产出PCBs130万吨。
目前，世界各地的大气、水、土壤、底泥甚至两极地区均检测出PCBs[4]，南极空气检测出多氯联苯(PCBs)六氯苯(HCH)滴滴涕(DDT)和氯丹[5]Blanchard[6]调查发现，污水处理厂脱水污泥的PCBs（7种同系物）为0.000623kg/kg (干重)，每年大气沉降的PCBs是17.6kg，污泥中PCBs是21.1kg广州及附近地区大气中的多氯联苯以三氯联苯和四氯联苯为主，两者的总贡献率为86.41%[7]，长江三角洲典型地区农田土壤中多氯联苯残留总量介于每千克数十至数千纳克[8]。
二、土壤环境中多氯联苯前处理方法概述2.1样品采集及处理采集的样品应具有代表性，采样点应在对地区自然条件、农业生产状况、土壤性状及污染历史及现状调研的基础上确定；取样量依样品类型，污染水平，潜在干扰物质与方法的检测限而定。
采集的土壤样品在运到实验室后，为避免受微生物的作用引起发霉变质，要立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。
土层中多氯联苯（PCBs）的生物降解机制陆玉梅（环境科学与工程系，北京，2010220151）摘要：本文详细论述了PCBs的厌氧和好氧降解机制，并对表面活化剂在生物降解中的作用进行了总结。
关键词：多氯联苯；生物降解；降解机制。
BIODEGRADATION MECHANISM OF POLYCHLORPBIPHENYL IN SOILLU Yu-mei(Environmental Science and Engineering Department, Beijing,2010220151) Abstract：In this paper, the anaerobic and aerobic biodegradation mechanism of PCBs was discussed in detail. In addition, effects of surfactant inbiodegradation were summarized.Key words：polychlorp biphenyl, biodegradation, biodegradation mechanism.1 引言多氯联苯（polychlorp biphenyl，简称PCBs）是一类以苯为原料，在金属催化作用下，高温氯化成的氯代芳烃，分子式为（C10H10）Cln，根据氯原子取代数和取代位置的不同，理论上共有209种同类物，结构式可表示为：PCBs是一种无色或淡黄色的油状物质，难溶于水，因其具有良好的化学惰性、抗热性、不可燃性、低蒸汽压和高介电常数等优点，被用于作为热交换剂、润滑剂、变压器和电容器内的绝缘截止、增塑剂、石蜡扩充剂、粘合剂、有机稀释剂等重要的化工产品，广泛应用于电力工业、塑料加工业、化工和印刷领域[1]。
PCBs并非自然存在的物质，而是由人工合成的化合物。
人类从1930年开始商业性生产PCBs，主要生产和销售国是美国和日本，我国也有小量生产。
环境中多氯联苯PCBs前处理技术研究鉴于PCBs污染物的危害性，研究其在各介质间迁移转化规律，探究净化方法具有重要的意义。
本文阐述了有关于PCBs的前处理技术，包括溶剂萃取法、固相萃取法、超临界流体萃取、搅拌棒吸附萃取法等，对目前样品的前处理技术所涉及的方法进行了系统的描述，对各方法之间进行比较，探究各方法的优、缺点，结果得出目前较常用的方法有索氏提取、固相萃取等，通过比较各方法，对于选择更适合、效率高的方法、研究环境中PCBs分布特征、迁移转化规律，进而探究其净化方法具有重要意义。
标签：前处理技术；溶剂萃取；比较研究1 引言多氯联苯（Polychlorinated Biphenyls，PCBs）是一类人工合成的有机物，包括209种异构体的化合物。
它的结构通式是：C12H10-m-nClm+n（m，n=1—5）。
由于其良好的化学惰性、抗热性、不可燃性、低蒸气压和高介电常数等优点，可作为优质工业添加剂，大量使用在石油产品、塑料、农药加工等行业[1]。
但由于PCBs具有三致毒性：致畸、致癌、致突变，容易在动植物体内富集并影响到动物体的生殖和发育系统。
当今环境中存在的多氯联苯污染物，一部分是上世纪遗留下来的，另一部分是由新的污染源产生。
由于多氯联苯分子结构的稳定性，工业上、农业上的大量使用，使多氯联苯多残留在环境介质中，它不易被自然降解和消除，因此，如今在世界的各个地方几乎都能找到它的踪迹，成为一类普遍的环境污染物[2]。
多个国家都把它列为优先检测污染物并作为环境监测必检项目，并以严格的排放标准加以限制。
在环境中的多氯联苯属于痕量有机污染物，同系物之间的毒性差异很大。
因此，想要对多氯联苯的环境行为以及毒理特性有清楚的认识，需要采用精确的检测技术进行分析[3]。
2 主要前处理技术2.1 溶剂萃取法对于PCBs的主要前处理技术以溶剂萃取为主。
溶剂萃取法主要包括液-液萃取（LLE）和液-固萃取两类，液-固萃取法包括索氏提取法（SE）[4]、快速溶剂萃取（ASE）[5]、微波萃取（MAE）[6]等。
PCBs按氯原子数或氯的百分含量分别加以标号，按联苯上被氯取代的个数（不论其取代位置）将PCB分为三氯联苯(PCB3)、四氯联苯(PCB4)、五氯联苯(PCB5) 等，共200多种。
多氯联苯性质非常稳定，遇明火、高热可燃，易与氧化剂反应，受高热分解放出有毒的气体，不溶于水，溶于多数有机溶剂。
属于致癌物质，容易累积在脂肪组织，严重危害人体健康。
1、多氯联苯的中毒症状有哪些？人畜吃下多氯联苯（PCBs）后，被吸收的部分多蓄积在多脂肪的组织中，所以肝脏中的含量较高。
PCBs可引起皮肤损害和肝脏损害等中毒症状。
在全身中毒时，则表现嗜睡，全身无力，食欲不振，恶心，腹胀腹痛，黄疸，肝肿大等。
严重者可发生急性肝坏死而致肝昏迷和肝肾综合症，甚至死亡。
少量的PCBs并不会引起急性毒性，而是会慢慢的侵入人体。
对于人体的伤害主要在肝、肾脏以及心脏。
除了会破坏这些内脏的机能之外，还会缩小其体积，减轻重量。
除此之外，还有贫血、骨髓发育不良、脱毛等症状。
因为PCBs是脂溶性的，会不知不觉中融入身体里面，并且无法由人体代谢排出体外。
表现在外的有颜面、颈部或是身体柔软部位出现疙瘩，或是类似青春痘的皮肤病、头晕目眩、手脚疼痛、四肢无力、水肿，或是指甲、眼白、齿龈、嘴唇、皮肤等处的黑色素沉淀，甚至融入细胞的DNA中，导致遗传因子紊乱，促使癌症的产生。
2、多氯联苯在我国的存在形式及污染方式？根据对全国40个PCBs贮存点的调查发现，PCBs电力装置及其废物的贮存基本有以下几种形式：（1）集中山洞封存。
封存对象主要为电容器和PCBs污染物。
此类封存场的选址、设计、建设、管理均较规范，封存年限设计为20年。
但由于在设计时对岩体渗水问题考虑不足，洞内出现不同程度的积水现象，存在着受PCBs污水溢漏的污染隐患。
目前此类封存点基本已接近20年的封存年限。
代表性封存点为北京延庆PCBs封存点（已处理）和甘肃天水PCBs 封存点。
（2）集中地下封存。
多氯联苯概述摘要：多氯联苯具有高毒、难降解、强脂溶和生物累计等特性，被联合国列为第一批持久性有机污染物，本文就多氯联苯的性质、来源、分布及迁移转化、化学转化和国内外的最新研究进展等方面进行了探讨和研究。
关键词：多氯联苯；性质；来源分布；化学转化1多氯联苯简介多氯联苯(PCBs)是广泛存在于环境中的持续性有机污染物,它是以联苯为原料在金属催化剂作用下,高温氯化合成的氯代联苯同系物与商业混合物的混合体系。
PCB的分子式为Cl2H10-m-nClm+n(m+n<10),根据氯原子取代数目和取代位置的不同,PCB共有209种同系物。
Mills等对它们进行了编号,从1-209,其中,大概有180种PCB的同系物是以混合物的形式存在【1】。
图1 多氯联苯的分子结构1.1多氯联苯的物理性质根据氯原子取代数目的不同,PCBs的存在状态从流动的油状液体至白色结晶固体或非结晶性树脂,并具有有机氯的气味。
PCBs的Mr在188.7～498.7之间,比重为1.4～1.5 (30℃),密度为1.44g/cm3（30℃），沸点340～375℃。
PCB极易溶解于非极性的有机溶剂和生物油脂, PCBs在水中的溶解度极小,25 ℃的Sw为0.01～0.0001 ug/L,并且Sw值随着氯化程度的增加而减小。
1.2多氯联苯的化学性质PCBs遇高热分解放出有毒的烟气,甚至分解为毒性更大的物质。
它的化学性质稳定,但遇到紫外光会发生反应,能与强氧化剂反应。
Arodorl254不能与强氧化剂共存,它能够攻击一些塑料、橡胶以及涂料等,具有耐热、抗氧化的性质以及耐强酸强碱的攻击等特点【1】。
1.3多氯联苯的环境特性1.3.1长期残留性也称为持久性,PCBs由于化学性质极其稳定,耐热性极强,对于自然条件下生物代谢、光分解、化学降解等都具有很强的抵抗能力,一旦其排放进环境中便会长久存在,且一般条件很难将其分解。
1.3.2生物蓄积性PCBs具有低水溶性且高脂溶性的特点,因而能在脂肪中进行生物蓄积,从而导致其从周围媒介中富集到生物体内,并且通过食物链的生物放大作用在食物链的高营养级达到中毒浓度。
多氯联苯科技名词定义中文名称：多氯联苯英文名称：polychlorinated biphenyls;PCBs定义：联苯苯环上的氢被氯取代而形成的多氯化合物，对生物体有积蓄性毒害作用。
所属学科：生态学(一级学科) ；污染生态学(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片英文名称：Polychorinated biphenyls; Polychlorodiphenyls别名：氯化联苯；PCBs［按氯原子数或氯的百分含量分别加以标号，我国习惯上按联苯上被氯取代的个数(不论其取代位置)将PCB分为三氯联苯(PCB3)、四氯联苯(PCB4)、五氯联苯(PCB5)、六氯联苯(PCB6)］。
基本信息库多氯联苯（氯化联苯；PCBs）中文名称多氯联苯。
英文名称Polychorinated biphenyls; Polychlorodiphenyls别名氯化联苯；PCBs［按氯原子数或氯的百分含量分别加以标号，我国习惯上按联苯上被氯取代的个数(不论其取代位置)将PCB分为三氯联苯(PCB3)、四氯联苯(PCB4)、五氯联苯(PCB5)、六氯联苯(PCB6)］。
CAS No.1336-36-3。
分子式C12H10-xClx。
分子量PCB3：266.5；PCB4：299.5；PCB5：328.4；PCB6：375.7。
危险标记14(剧毒品)。
包装方法小开口钢桶；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。
理化性质库外观与性状：流动的油状液体或白色结晶固体或非结晶性树脂。
熔点(℃)：PCB3：-19～-15℃；PCB4：-8～-5℃；PCB5：8～12℃；PCB6：29～33℃。
沸点(℃)：340～375℃。
相对密度(水=1)：1.44(30℃)。
相对蒸气密度(空气=1)：蒸气压(kPa)：PCB3：0.133×10-3kPa；PCB4：0.493×10-4kPa；PCB5：0.799×10-4 kPa。
